Energie, Lebensenergie, Vitalität, Lebensfreude … all das sind Begriffe, die man real greifbar machen kann.

Da wäre das Kind, das von morgens bis abends an der frischen Luft herumspringt.

Da wäre aber auch der beruflich voll eingespannte Familienvater, der sich auch nach der Arbeit noch nicht auf die Couch legen muss und stattdessen noch voll aktiv den Abend gestaltet.

Da wäre die Mama, die selbst in den stressigsten Phasen noch den kühlen Kopf behält und anscheinend über ausreichend Reserven verfügt, um auch die kritischsten Phasen gut zu durchstehen.

Da wäre der Chef, der den Betrieb souverän und geschickt leitet, seine „Pappenheimer” engagiert führt und dessen Energie-Level nicht nur für sich reicht, sondern auch auf seine Mitarbeiter abstrahlt.

Da wäre der Sportler, der innerlich vibriert und sich konstant bewegen muss, sich nicht zum Training quält – sein Körper trägt ihn förmlich ins Training.

Und, da wäre das kleine Haustier, die alte Ratte, die plötzlich aufspringt und den Macarena tanzt.

Alle haben gemeinsam, dass plötzlich irgendein Überschuss von etwas da ist, der das Leben spürbar erleichtert, eben eine gewisse Leichtigkeit verleiht.

Wir können das biochemisch betrachtet sehr genau festmachen.

Life is sex – Sex needs energy

Verdeutliche dir hierzu einmal deine Rolle auf diesem Planeten.

Zoome ganz weit heraus, betrachte uns von ganz oben.

Deine Aufgabe auf Planet Erde ist, dich zu reproduzieren. Vom kleinsten Einzeller hin zum Vielzeller mit den meisten Zellen – das Ziel heißt Reproduktion. Die Natur hat dabei verschiedenste Versionen erschaffen, die alle mit den unterschiedlichsten Lebensbedingungen klarkommen, um das eine Ziel, Reproduktion, zu erreichen.

Dies wirft selbstverständlich direkt einige Fragen auf: Wenn Reproduktion das oberste Ziel ist, dann müsste man davon ausgehen, dass diese Reproduktion immer Priorität hat. Korrekt. Stimmt auch. Organismen pflanzen sich nahezu immer fort, sofern die 4 Bedingungen für den Nachwuchs stimmen – Organismen wollen sich sogar dann und gerade dann fortpflanzen, wenn sie dem Tode nahe sind.

Umgekehrt müsste man sich auch fragen: Wieso bekomme ich fast täglich Mails von jungen Männern und Frauen, die genau das, Reproduktion, nicht mehr so gut können? Das heißt: Wieso sackt die Libido und der Sex-Drive schon bei jungen Menschen ab? Was ist da los?

Nun – auch das wird der Guide teilweise beantworten können, aber es ist nicht das Kernthema.

Grundsätzlich also möchte die Natur einen Organismus, der sich fortpflanzen kann. Und du musst es deinem Körper ermöglichen.

Die Natur stellte dabei zwei Forderungen an dich, die du in der Regel mit einer Sache erfüllen kannst:

a. Führe ausreichend Energie ​zu

b. Führe ausreichend Mikronährstoffe ​zu

Diese Forderungen kannst du in der Regel dadurch erfüllen, dass du isst​.

Essen ist für alle Lebewesen der Erde (bis auf uns) direkt verbunden mit der Bewegung. Denn nur wenn man sich bewegt, kommt man an Essen.

Da das Essen normalerweise aus der Natur stammt, kommen Energie und Mikronährstoffe verpackt in einer biologischen Matrix daher. Auf diese Aspekte werden wir im Laufe des E-Books eingehen.

Von Licht und CO​2​ zum Wasserberg

Die Natur ist ein wunderbarer Kreislauf.

Pflanzen sind sogenannte autotrophe Lebewesen.

Im Gegensatz zu uns verfügen Pflanzen nicht nur über Möglichkeiten, energiereiche Stoffe abzubauen und entsprechend Energie zu ernten. Pflanzen verfügen über Möglichkeiten, energiereiche Stoffe aufzubauen.

Das ist das eigentliche Wunder.

Denn: Alle Lebewesen haben gemein, dass sie nur wegen organischer Stoffe funktionieren können.

Organische Stoffe sind chemische Verbindungen, die aus Kohlenwasserstoffen bestehen.

Das Gegenteil davon ist die Anorganik, also anorganische Stoffe.

Ein anorganischer Stoff ist beispielsweise CO2 , Kohlenstoffdioxid. Du siehst: Es ist zwar ein Kohlenstoff enthalten, aber leider kein Wasserstoff.

Pflanzen machen nun etwas Geniales: Sie ziehen CO2 aus der Luft, Wasser aus dem Boden und absorbieren Lichtstrahlen (UV) – am Ende einer chemischen Kaskade entsteht eine organische Substanz namens Glukose, Traubenzucker.

Energetisch betrachtet, hat die Pflanze gerade Wasser den Berg hochgepumpt.

Denn aus energetisch wenig wertvollen Substanzen (CO2 , Wasser und Licht) hat sie einen Stoff kreiert, der energetisch sehr hochwertig ist (Glukose).

Wir, die Lebewesen, die Glukose wiederum als Energieträger ​nutzen, müssen es schaffen, das Wasser vom Berg abzuholen, so, dass wir es am Fuß des Berges nutzen können.

Das Problem dabei ist, dass das Wasser nicht einfach so den Berg zu uns herabfließt, wir stattdessen zum Beispiel Rohre verlegen und Regelmechanismen einbauen müssen, die das Wasser bedarfsgerecht den Berg herabfließen lässt.

Gleichzeitig, und das ist wichtig, nutzen wir das Wasser letztlich nicht nur, um zu trinken (etc.), sondern betreiben ein Wasserkraftwerk, das uns mit Strom versorgt. Nur, dass das Wasserkraftwerk das Wasser derart modifiziert, dass es auf der anderen Seite des Kraftwerkes nicht mehr als solches herauskommt.

Zwischen „Wasser auf dem Berg” und „Stromerzeugung” befindet sich eine riesige Maschinerie.

Letztendlich – und darauf kommt es an – muss Strom erzeugt werden.

Je stärker die Stromerzeugung, umso intensiver leuchten die Lampen in deiner ganz eigenen Stadt.

Bleiben wir eine Sekunde bei diesem wunderschönen Bild:

Bei manchen Individuen leuchten diese Lampen eher wie kleine Lämpchen, bei anderen strahlen die Lampen derart hell, dass sie noch eine andere Stadt mit Licht versorgen könnten.

Bei diesem Text handelt es sich um einen Auszug aus dem ersten Kapitel unseres Energie_Guides. Das E-Book mit dem Hauptaugenmerk auf das Thema Mitochondrien-Gesundheit kannst du hier bestellen und sofort herunterladen.

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Die Kraftsportler klatschen nun Applaus und klicken den Artikel weg. „Nicht schon wieder Kreatin“. Die anderen Leser haben ein Fragezeichen zwischen den Ohren.

Zugegeben: Kreatin ist kein Mitochondrien-Booster, sondern ein ATP-, sprich Energie-Booster. Also genau das, was wir immer haben wollen, wird uns hier – vermutlich – geschenkt.

Doch wie komme ich drauf?

Vorgestern haben wir gelernt, dass ein Kreatin-Mangel in den Muskelzellen zu einem ATP-Drop von ca. 50 % führt. Der „Energie-Etat“ wird uns direkt halbiert, wenn nicht ausreichend Kreatin zur Verfügung steht. Alleine das sollte uns in Hinblick auf gängige Ernährungsmodelle hellhörig werden lassen – angefangen bei Vegetarismus hin zum Veganismus etc.

Im Oktober dieses Jahres erschien eine Arbeit im Cell-Journal. Cell ist ein sehr renommiertes Journal und jeder Wissenschaftler würde dort gerne seine Arbeiten publizieren. Daher kann man vermuten, dass die Studien-Message recht beeindruckend bzw. neuartig ist, sonst würde Cell nicht drüber berichten.

Was die Forscher bei ihrer Arbeit entdeckten

Zum Thema Kalorienverbrauch und so weiter fällt uns Hobby-Biochemikern direkt das mitochondriale Uncoupling ein. Dort wird Energie hergeschenkt und geht als Wärme flöten. Das klingt zunächst einmal ganz toll. Das ist es aber nur, wenn es kontrolliert geschieht, weil das unter Umständen zu einem ATP-, sprich Energiemangel in den Zellen führen könnte.

Dennoch ging man grundsätzlich davon aus, dass ein Großteil des Kalorienverbrauches über dieses Uncoupling gesteuert wird. In diesem Zusammenhang wurde das sogenannte braune Fettgewebe bekannt. Im Handbuch hatte ich bereits darüber berichtet. Das ist ein Fettgewebe, das sich nicht wie ein klassisches Fettgewebe, sondern eher wie ein verschwenderischer Muskel verhält – es enthält viele Mitochondrien und oxidiert Fettsäuren, setzt als Ergebnis Wärme frei und hebelt so, zumindest gefühlt und im Hinblick auf unsere Hauptprobleme (Babyspeck), den ersten Satz der Thermodynamik aus.

Neben dem braunen Fettgewebe gibt es auch eine Mischung aus braunem und weißem Fettgewebe, was man „beiges Fettgewebe“ nennt.

Die Forscher nutzten dieses bereits stoffwechselaktive Fettgewebe, um Experimente durchzuführen.

Sie fanden heraus: Diese Fettzellen verschwenden Energie nicht nur sinnlos (= Energie geht in Form von Wärme flöten). Tatsächlich produzieren diese Fettzellen vermehrt Kreatin und entsprechende Enzyme, wenn sie stimuliert werden – zum Beispiel durch Kälte, aber auch durch Stress (Adrenalin und Noradrenalin). Die Forscher interessierten sich für die Hintergründe und induzierten der Zelle einen Kreatin-Mangel.

Dieser Kreatin-Mangel hatte als Folge, dass die Fettzelle viel weniger Energie umsetzte. Das nennen wir Stoffwechselaktivität oder Kalorienverbrauch.

Zu wenig Kreatin in der (Fett-)Zelle und die Stoffwechselaktivität sackt ab. Dies wiederum deckt sich mit den oben gezeigten Effekten in der Muskelzelle. Weniger Stoffwechselaktivität heißt nämlich auch: weniger ATP-Synthese.

Doch wie kommt das? Was macht Kreatin da?

In einem Interview erklärt der Chef-Wissenschaftler dieses Teams:

Gibst du isolierten Mitochondrien Kreatin, dann steigt die ADP-abhängige Atmung (= mitochondriale Energiegewinnung) ganz massiv an. 

Aha. Tröpfelst du also Kreatin auf die Mitochondrien, werden die jugendlich und voller Elan, springen und tanzen.

Der Punkt ist: Aus vielen Arbeiten ist bekannt, dass ADP (das Abbauprodukt von ATP) die mitochondriale Energiegewinnung ganz massiv hochfährt. Das ergibt auch Sinn. Wenn die Zelle viel Energie umsetzt (= ATP verbraucht), entsteht viel ADP. Dieses ADP gibt den Mitochondrien das Signal zur Neubildung von ATP (aus ADP).

Kreatin seinerseits ist der zelluläre Energiespeicher. ATP nämlich kann nicht einfach so in der Ecke einer Zelle gespeichert werden. ATP überträgt ein Phosphat-Rest auf Kreatin, dadurch wird aus Kreatin das bekannte Phosphokreatin. Das ist der zelluläre Energiespeicher – und der ist, im Verhältnis zu zellulären Größenordnungen, riesig. Bei der Übertragung des Phosphat-Restes von ATP auf Kreatin entsteht dann natürlich ADP. Je mehr Kreatin als Phosphat-Abnehmer vorhanden ist, umso mehr ADP entsteht. Und dieses ADP schickt ein Feedback an die Mitochondrien: Wir brauchen mehr Phosphate in Form von ATP.

ATP + Kreatin -> ADP + Phosphokreatin (gesprochen: ATP reagiert mit Kreatin zu ADP und Phosphokreatin)

Glycin macht Kreatin macht Energie

Okay – nun will ich noch kurz den Kreis schließen.

Wir haben gelernt, dass unsere Mitochondrien im Alter faul werden und schlicht weniger Atmung (= mitochondriale Energiegewinnung) betreiben. Forscher fanden damals heraus, dass dies dadurch verursacht wird, dass Gene, die Glycin synthetisieren, abgeschaltet sind. Umgekehrt wurde gezeigt, dass Glycin diese Anomalie korrigiert.

Vorgestern haben wir gelernt: Glycin ist der Grundbaustoff von Kreatin.

Verstanden?

In einer Newsletter-Mail schrieb ich mal: Fleisch ist mitochondriale Medizin. Im Hinblick auf Taurin, Liponsäure, Q10, Kreatin und so weiter … nehme ich das immer ernster. Und wer kein Fleisch essen will, der muss sich gefälligst darum kümmern, entweder die im Fleisch enthaltenen Stoffe zuzuführen oder die für die Eigensynthese notwendigen Bausteine in ausreichender Konzentration zu essen. Im Falle von Kreatin: Glycin, Arginin und die im Homocystein/Methionin-Zyklus involvierten Substanzen.

Literatur

Kazak, Lawrence; Chouchani, Edward T.; Jedrychowski, Mark P. u. a. (2015): „A Creatine-Driven Substrate Cycle Enhances Energy Expenditure and Thermogenesis in Beige Fat“. In: Cell. 163 (3), S. 643-655, DOI: 10.1016/j.cell.2015.09.035.

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Dort findet man, wenn man aufmerksam liest, eine präzise Anleitung für: „Wie mache ich mir Energie selbst?“

An wem könnte man dieses Thema besser testen, als an Menschen, die keine Energie haben? Fachsprachlich nennt man das „Chronic Fatique Syndrome“ (CFS) oder Chronisches Erschöpfungssyndrom.

Diesen armen Menschen gibt man zwei mitochondrienspezifische Mikronährstoffe. Q10 und NADH. NADH steht für den Zungenbrecher Nicotinamidadenindinukleotid.

Was ist Q10?

Koenzym Q10 ist Teil der mitochondrialen Atmungskette, der Ort, wo ATP (= deine [Lebens-]Energie*) entsteht. Dort kann man ansetzen.

Q10 reguliert darüber hinaus den Energiestoffwechsel, indem es energiestoffwechsel-relevante Gene aktiviert.

Zwei Fliegen mit einer Klappe.

(* Energie an sich entsteht nicht, sondern der Energieträger ATP. Eine Substanz, die Energie speichert und bei Bedarf akut freigeben kann.)

Was ist NAD / NADH?

Grundsätzlich ist NAD ein Kofaktor vieler Reaktionen. Beim Energiestoffwechsel nimmt NAD eine besondere Rolle ein, da es Elektronen und Wasserstoff-Protonen bindet und sie zur Atmungskette (siehe oben) transportiert. Ohne Elektronen und Wasserstoff-Protonen wäre es nicht möglich, „Energie“ (= ATP) zu synthetisieren.

Das zelluläre NAD/NADH-Verhältnis gibt an, wie es um den energetischen Status der Zelle bestellt ist. Bei (relativem) Energiemangel steigt NAD im Verhältnis zu NADH an. Das ist wichtig. Das signalisiert der Zelle, dass sie sich um ihren Energiestoffwechsel kümmern muss. Die Zelle reagiert und verstärkt ihre Energieabteilung.

Also: Akuter Anstieg von NAD ist ein wichtiger „Energiestoffwechsel-Regulator“.

Doch ein chronisch verschobenes NAD/NADH-Verhältnis zeigt uns, als Marker, dass die Zelle unter chronischem Energiemangel leidet.

Drum muss eine feine Balance her, damit die ATP-Werte im Optimum liegen.

NAD wird aus Vitamin B3 gebildet. Nun kann man direkt NAD bzw. NADH zuführen. Hat man hier gemacht.

Resultate: Her mit der Energie!

Die randomisierte, doppeltblinde und placebokontrollierte Studie kam zum Schluss, dass man mit 200 mg Q10 und 20 mg NADH pro Tag deutlich die Energiewerte steigern kann.

Natürlich gemessen.

• Fast doppelt so viel ATP
• Über 50 % mehr Citrat-Synthase-Aktivität (Guide-Leser wissen hier Bescheid)
• Radikalen-Schäden nahezu halbiert. Das heißt, weniger freie Radikale sind angefallen.

Genau das würden wir erwarten, wenn die Mitochondrien wieder normal(er) arbeiten.

Zwar fühlten sich die Probanden besser. Gleichzeitig wissen wir, dass die mitochondriale Energiegewinnung nur ein Teil des Ganzen ist. Wenn die Hormone nicht stimmen oder das Immunsystem kämpft … ist klar, oder?

Daher bin ich mir recht sicher, dass diese (zellenergetisierende) Wirkung nicht CFS-spezifisch ist, sondern jedem von uns helfen kann und wird. Ganz besonders den älteren Lesern, versteht sich.

Literatur

Castro-Marrero, Jesús; Cordero, Mario D.; Segundo, María José u. a. (2015): „Does Oral Coenzyme Q 10 Plus NADH Supplementation Improve Fatigue and Biochemical Parameters in Chronic Fatigue Syndrome?“. In: Antioxidants & Redox Signaling. 22 (8), S. 679-685, DOI: 10.1089/ars.2014.6181.

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wir melden uns hiermit zurück.

Im Gepäck haben wir einen neuen Guide, den ich „Energie“ getauft habe. Ursprünglich sollte er Energy heißen, aber … bleiben wir doch einfach im Deutschen.

Was dich genau erwartet, werden wir dir morgen in einer Newsletter-Mail mitteilen (heißt gleichzeitig: Falls du interessiert bist, darfst du deine Mail-Adresse hier eintragen. Natürlich nur, wenn du noch nicht eingetragen bist.)

Erscheinungsdatum: Freitag, 02.10. (morgen!)

(Kleiner Tipp: Ideale Wochenend-Literatur.)

Präsentieren möchte ich dir auf diesem Wege einen kleinen Ausschnitt von dem, was dich erwarten wird.

Was ist Energie überhaupt?

Energie, Lebensenergie, Vitalität, Lebensfreude … all das sind Begriffe, die man real greifbar machen kann.

Da wäre das Kind, das von morgens bis abends an der frischen Luft herumspringt.

Da wäre aber auch der beruflich voll eingespannte Familienvater, der sich auch nach der Arbeit noch nicht auf die Couch legen muss und stattdessen noch voll aktiv den Abend gestaltet.

Da wäre die Mama, die selbst in den stressigsten Phasen noch den kühlen Kopf behält und anscheinend über ausreichend Reserven verfügt, um auch die kritischsten Phasen gut zu durchstehen.

Da wäre der Chef, der den Betrieb souverän und geschickt leitet, seine „Pappenheimer” engagiert führt und dessen Energie-Level nicht nur für sich reicht, sondern auch auf seine Mitarbeiter abstrahlt.

Da wäre der Sportler, der innerlich vibriert und sich konstant bewegen muss, sich nicht zum Training quält – sein Körper trägt ihn förmlich ins Training.

Und, da wäre das kleine Haustier, die alte Ratte, die plötzlich aufspringt und den Macarena tanzt.

Alle haben gemeinsam, dass plötzlich irgendein Überschuss von etwas da ist, der das Leben spürbar erleichtert, eben eine gewisse Leichtigkeit verleiht.

Wir können das biochemisch betrachtet sehr genau festmachen.

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Im Grunde postuliert die Hypothese, dass ein dysfunktionaler L-Carnitin-Stoffwechsel die Weichen für eine langfristige mitochondriale Maladaptation stellt, an dessen Ende die muskuläre Insulinresistenz steht und eine adäquate metabolische Flexibilität verhindert.

Die Hintergründe

Eine klassische metabolische Entgleisung liegt dann vor, wenn Mitochondrien die Substratwahl nicht mehr adäquat anpassen können. Die metabolische Flexibilität. Das Primärsubstrat ist dann die Fettsäure. Das ist kein Problem. Doch diese Mitochondrien reagieren nicht adäquat im Zuge einer Anreicherung von Pyruvat, dem Abbauprodukt aus dem Glukose-Stoffwechsel. Selbst dann, wenn die zelluläre Botschaft kommt, „Achtung, jetzt kommt eine Ladung Kohlenhydrate, die wir oxidieren müssen“, bleibt das Primärsubstrat die Fettsäure.

Bei Gesunden ist das kein Problem. Mitochondrien oxidieren linear zum jeweiligen Substrat-Influx. Wenn also gerade das Kohlenhydrat der dominante Makronährstoff ist, wird ebendieser oxidiert und die Fettsäure-Oxidation nimmt reziprok ab.

Die metabolische Inflexibilität geht — paradoxerweise — sehr häufig einher mit einer defekten mitochondrialen ß-Oxidation. Die Fettverbrennung funktioniert nicht adäquat. Das heißt, Mitochondrien zeigen eine eingeschränkte Fähigkeit zur Oxidation von Fettsäuren und das, obwohl sie eine Präferenz für Fettsäuren zeigen.

Hieraus ergibt sich ein zelluläres Chaos, wobei die ATP-Produktion aus Glukose lahmgelegt ist und die ß-Oxidation trotz einer Fettsäure-Präferenz ebenfalls nicht effektiv funktioniert. Die Folge ist ein latenter Energiemangel trotz massivem Substratüberfluss, dabei entstehen freie Radikale (ROS) und unvollständig oxidierte Fettsäuren reichern sich in den Zellen an. Die wiederum blockieren das Insulin-Signal so, dass nunmehr sehr viel weniger Glukose in die Zellen gelangt.

Diese Sicht zeigt ganz klar auf, dass insulinresistente Individuen zu viele Fettsäuren relativ zur Kapazität oxidieren, diese Oxidation allerdings nicht vollständig ist. Es entsteht ein sogenannter mitochondrial overload.

Zusammengefasst: 

• Metabolische Entgleisung geht einher mit metabolischer Inflexibilität
• Das bedeutet, dass die Zelle und das Mitochondrium nicht mehr auf die aktuelle Substratzufuhr reagiert
• Gleichzeitig sehen wir (sehr häufig) eine defekte mitochondriale ß-Oxidation
• Insgesamt ergibt sich eine schlechte energetische Versorgung der Zellen
• (Unvollständig oxidierte) Fettsäuren reichern sich in den Zellen an
• Daraus folgt: Das Insulin-Signal „wirkt“ nicht mehr

Hintergründe zu L-Carnitin

L-Carnitin kann endogen, in der Leber, synthetisiert werden. Die Synthese-Raten sind zwar niedrig, es wird generell aber angenommen, dass sie ausreichen, wenngleich die exogene Zufuhr den endogen synthetisierten Wert bei Weitem übersteigt und der Großteil des L-Carnitins tatsächlich aus der Nahrung stammt.

Für die körpereigene Biosynthese sind vier Enzyme und die Mikronährstoffe Methionin, Lysin, Vitamin C, Eisen und Vitamin B3 und B6 notwendig.

Es werden circa 1,2 Micromol/kg/Tag synthetisiert. Das sind umgerechnet circa 12 mg für einen normalgewichtigen Menschen.

Dieser Wert kann allerdings deutlich schwanken. Denn die Enzym-Aktivität (s. o.) wird durch viele Faktoren reguliert. Besonders wichtig scheint in diesem Zusammenhang der molekulare Schalter PPARalpha zu sein. PPARalpha reguliert, einfach ausgedrückt, den Fettstoffwechsel. Auch in der Leber. Steigt der Fettsäure-Turn-Over, erkennt die Leber ebendas und reguliert via PPARalpha nicht nur die Fettverbrennung, sondern auch die L-Carnitin-Synthese. ¹ Das liegt auf der Hand.

Allerdings: Das Leber-PPARalpha wird bei vielen Individuen deutlich unterdrückt sein, denn eine klassische Western Diet (Zucker, Fett und viele Kalorien) überfrachtet die Leber mit Substraten, die wiederum PPARalpha ausknipst. ² Dies kommt insbesondere bei Leberverfettung zum Tragen. Was dabei das Ei bzw. die Henne war, lässt sich, wie oft, nicht eindeutig sagen.

Ein fehlregulierter Carnitin-Stoffwechsel zeigt sich:

• im Alter
• bei Fettleibigkeit
• bei Sonderformen der Ernährung (z. B. Veganismus)
• bei Leberstoffwechselstörungen (z. B. Fettleber)
• und anderen anomalen Stoffwechselsituationen

(Vgl., z. B. ³)

L-Carnitin hat heute keine gute Reputation, wurde jahrelang in ein falsches Licht gerückt und in eine Rolle gedrückt. L-Carnitin ist jedoch weit mehr als das, was generell angenommen wird.

Bekannt ist, dass L-Carnitin dabei hilft, Fettsäuren über die mitochondriale Membran zu transportieren, sodass diese im Inneren der Mitochondrien, via ß-Oxidation, abgebaut werden können.

Die weniger bekannte Rolle des L-Carnitins ist das Puffern von Acyl- und Acetyl-Gruppen. Was das ist und welche Rolle das spielt, darauf werden wir gleich eingehen.

Der mitochondriale L-Carnitin-Stoffwechsel

Ich möchte kurz diese Abbildung besprechen und aufzeigen, wie Carnitin im mitochondrialen Stoffwechsel involviert ist.

Die Abbildung zeigt das Zellinnere, genauer: Ein Blick auf das Mitochondrium und das Innere desselben.

L-Carnitin transportiert Fettsäuren ins Mitochondrien-Innere

Auf beiden mitochondrialen Membranen sitzen Proteine, die insgesamt zum gleichen Komplex gehören, ich nenne es der Einfachheit halber „Carnitin-Komplex“ (orange eingezeichnet). Dieser Komplex soll den Transport von Fettsäuren ins Mitochondrien-Innere ermöglichen.

Dieser Enzymkomplex sorgt dafür, dass freie Fettsäuren sich mit L-Carnitin verbinden. Diese Reaktion und somit die entsprechende Fettsäure-Carnitin-Verbindung, ermöglicht den Eintritt ins Mitochondrium. Im Innersten des Mitochondriums werden diese Fettsäuren wieder vom Carnitin getrennt. Carnitin kann nun für weitere Aufgaben im Mitochondrium bereitstehen oder wieder nach außen wandern.

Fettsäuren (ß-Oxidation) und Glukose werden zu Acetyl-CoA abgebaut

Die noch langkettigen Fettsäuren werden via ß-Oxidation zu kürzeren Fettsäuren abgebaut. Fettsäuren nennt man in diesem Zusammenhang „Acyle“. So gibt es logischerweise langkettige Acyle (long-chain acyl), mittelkettige Acyle (medium-chain acyl) und kurzkettige Acyle (short-chain acyl).

Das kürzeste dieser Acyle nennt man Acetyl. 

Anmerkung: Richtigerweise hängt noch ein CoA hintendran (z. B. long-chain acyl-CoA), aber an dieser Stelle eine untergeordnete Rolle.

Das Endprodukt der ß-Oxidation, aber auch der Glukose-Oxidation, ist Acetyl-CoA. Dieses Acetyl-CoA kann in den Citrat-Zyklus eingehen und am Ende entsteht ATP. Der Energieträger des Lebens.

Fettsäure-Oxidation hemmt den Kohlenhydratstoffwechsel

Fluten Fettsäuren im Zuge einer Mahlzeit an, so erhöht sich der Flux durch die ß-Oxidation.

Bei Individuen, die Fettsäuren gut oxidieren, entsteht am Ende Acetyl-CoA. Dieses Acetyl-CoA bremst das Master-Enzym des Kohlenhydrat-Stoffwechsels namens Pyruvat-Dehydrogenase (kurz: PDH) aus. PDH wird aufgrund dieser Fettsäure-Fracht also ausgeknipst, weswegen der Kohlenhydrat-Flux deutlich reduziert ist. Das ist gut und wichtig.

Bei Individuen, die Fettsäuren schlecht oxidieren, entsteht am Ende auch Acetyl-CoA, allerdings fallen sehr viele „unvollständig oxidierte Fettsäuren“ an. Das kannst du anhand der Grafik erkennen. Die Maschinerie spuckt alle möglichen Längen von Acylen (= Fettsäuren) aus. Diese reichern sich an und dienen der Synthese von anderen Lipid-Spezies, die letztendlich das Insulin-Signal blockieren und den zellulären Glukose-Eintritt verhindern (nicht eingezeichnet). Dazu gleich mehr.

L-Carnitin und die metabolische Entgleisung

L-Carnitin wirkt als physiologischer Acetyl- und Acyl-Puffer.

L-Carnitin und Acetyl-CoA 

Reichert sich extrem viel Acetyl-CoA im Zuge der Fettsäure-Oxidation an, wird die Kohlenhydrat-Oxidation via PDH ausgebremst. ^{4 5} Dies passiert vor allem dann, wenn zu viel Acetyl-CoA relativ zur Acetyl-CoA-Verarbeitung via Citrat-Zyklus anfällt (= zu viel Substrate umgesetzt wurden relativ zum Verbrauch) und zu wenig CoA regeneriert wird.

L-Carnitin wirkt hier als Puffer und bindet überschüssige Acetyl-Moleküle, regeneriert dabei CoA-Moleküle. ⁶

(Anmerkung: Acetyl-, sowie Acyl-Moleküle, die wir im Verlauf besprechen, werden durch das Enzym Carnitin-Acetyltransferase bzw. Carnitin-Acyltransferase, kurz CrAT, übertragen.)

Dies hebt die Hemmung der PDH-Enzym-Aktivität auf. Es zeigt sich, dass eine L-Carnitin-Gabe den Pyruvat-Flux sehr deutlich erhöhen kann. (Daraus folgt: Stärkerer nicht-oxidativer Glukose-Verbrauch.) ⁷

Gleichzeitig könnte L-Carnitin die Acetyl-Gruppen später wieder abgeben und würde somit als kleines Energie-Reservoir dienen. Denkbar wäre beispielsweise eine Donor-Funktion bei der Acetyl-Cholin-Synthese. Darüber hinaus kann L-Carnitin die Acetyl-CoA-Moleküle auch via Pyruvat-Carboxylase als Intermediat des Citrat-Zyklus einschleusen. Tatsächlich ist beschriebene L-Carnitin-Mechanismus genial: Acetyl-Carnitin, ein energiereiches Substrat, kann auch den Ort des Geschehens verlassen und anderen Geweben als Energieträger dienen (z. B. dem Gehirn). Die Studien zu Acetyl-L-Carnitin sind bekannt — denn diese Substanz gibt es als Ergänzungsmittel zu kaufen.

Ursprünglich bekannt wurde diese Pufferfunktion durch die Beobachtung, dass manche Spezies einen hohen L-Carnitin-Gehalt in glykolytischen Muskelfasern aufweisen. Hier dient L-Carnitin in keinster Weise dem Fettsäure-Transport (da keine Fettsäure-Oxidation nötig), sondern dem Acetyl-CoA-Puffer, was verhindert, dass der glykolytische Muskel zu stark übersäuert (Laktat-Bildung). Denn: Unverarbeitetes Pyruvat kann, wenn nicht zu Acetyl-CoA via PDH verstoffwechselt, zu Laktat verarbeitet werden. Die L-Carnitin-Gabe (an Menschen) kann diesen Effekt mimen, wobei die anaerobe Glykolyse unterdrückt und die oxidative Energiegewinnung gefördert wird. ⁸

Es scheint so zu sein, dass L-Carnitin vor allem Acetyl-CoA-Moleküle des Kohlenhydrat-Stoffwechsels bindet und erklärt somit auch, warum L-Carnitin den Kohlenhydrat-Flux erhöht.^{9 10}

L-Carnitin und Acyl-CoA 

Eine unvollständige ß-Oxidation, wie wir das bei Insulinresistenten beobachten, lässt — wie vorhin besprochen — Acyl-CoA-Moleküle aller Größen entstehen. ¹¹ Diese allerdings dienen der Synthese von anderen Lipid-Spezies, die im Zuge der Insulinresistenz das zelluläre Insulin-Signal blockieren und somit den zellulären Glukose-Eintritt verhindern. ^{12 13}

Es ist bekannt, dass L-Carnitin ebendiese Acyl-CoA-Moleküle binden kann. Heute ist man sich sicher, dass diese Acyl-Carnitin-Verbindung ein protektiver Mechanismus ist, der die Zelle vor Stress (= Anreicherung von Lipid-Spezies) schützt. ^{14 15}

Diese unvollständig oxidierten Fettsäuren verbrauchen das freie Carnitin und binden es. Daraus folgt zwar, dass das Mitochondrium den Zustand teil- und zeitweise puffern kann, aber gleichzeitig raubt es der Zelle das freie Carnitin, das dann nicht mehr zur Verfügung steht.

Da L-Carnitin zunächst durchs Zytosol muss, um ins Mitochondrien-Innere zu gelangen, erfährt das CPT1-System (äußere mitochondriale Membran) eine Carnitin-Präferenz. Das heißt: Der Eintritt von Fettsäuren in die Mitochondrien bleibt immer vorrangig. Sind Fettsäuren aber einmal im Mitochondrium, müssen sie auch verarbeitet werden.

Der metabolische Druck auf das Mitochondrium wächst also proportional zum Fettsäure-Angebot. Die Mitochondrien zeigen eine Überlastung, es fallen vermehrt unvollständig oxidierte Fettsäuren an, die werden — wie beschrieben — an Carnitin gebunden (=> Pufferfunktion), was das freie Carnitin in den Mitochondrien raubt.

Das Bemerkenswerte ist, dass ein hoher Fettsäure-Flux (z. B. bei Fettleibigkeit und einer fettreichen Ernährung) das Enzym (Carnitin-Acyltransferase, CrAT) hemmt, das diese Acyle auf Carnitin überträgt. Insbesondere der Palmitinsäure-Abkömmling Palmitoyl-CoA scheint hier eine große Rolle zu spielen.

Mit der Zeit reichern sich diese Fettsäure-Abkömmlinge an, hemmen die Carnitin-Acyltransferase-Aktivität und setzen somit die Puffer-Funktion des Carnitins außer Kraft. Die Enzym-Aktivität wird zudem negativ reguliert durch die Tatsache, dass die Carnitin-Konzentration in den Mitochondrien fällt.

Denn: Carnitin selbst reguliert die Gen-Expression der CrAT — soll heißen, dass eine ausreichende Carnitin-Konzentration gegeben sein muss, damit CrAT ausreichend gebildet wird. ¹⁶

Daraus folgt das paradoxe Bild, dass der Fettsäure-Eintritt in die Mitochondrien ungebremst bleibt, aber die mitochondriale Kapazität bezüglich des optimalen Umgangs mit Fettsäuren dramatisch fällt.

In anderen Worten: Es ist der Abfall der mitochondrialen L-Carnitin-Konzentration, das eine eingeschränkte metabolische Flexibilität als Folge hat! (Vgl. ¹⁷)

Bestätigt werden diese Annahmen durch ein Mäuse-Modell, bei dem die muskelspezifische CrAT (Carnitin-Acyltransferase) fehlt: Es zeigt sich eine dramatisch eingeschränkte metabolische Flexibilität, vor allem beim Switch vom Fett- auf den Kohlenhydratstoffwechsel. Z. B. nach einer kohlenhydratreichen Mahlzeit. ¹⁸

Dies deckt sich mit Versuchen am Menschen und an Tieren, bei denen eine L-Carnitin-Supplementation den Pyruvat-Flux (= den Kohlenhydrat-Stoffwechsel verbessert; Marker für die metabolische Flexibilität) und die Acyl-Carnitin-Konzentration (als Marker für die Funktion der Carnitin-Acyltransferase) deutlich erhöht. ¹⁹

Auch eine Überexpression der CrAT in menschlichen Muskelzellen zeigt ein deutlich besseres Glukose-Handling und ein reziprokes Normalisieren der zu intensiven Fettsäure-Oxidation. ²⁰

Bei fettleibigen Ratten ist die metabolische Flexibilität nicht gegeben und es zeigen sich niedrige L-Carnitin-Zellwerte. Eine L-Carnitin-Gabe stellt die metabolische Flexibilität wieder her, kehrt diese Anomalie also um. ²¹

Weitere Resultate 

In beiden Fällen, sowohl bei der Acyl-CoA- als auch bei de Acetyl-CoA-Pufferung, wird das CoA-Molekül frei, das extrem wichtig ist, um aus Pyruvat (Endprodukt des KH-Stoffwechsels), Acetyl-CoA zu generieren. Gleichzeitig wird CoA im Citrat-Zyklus benötigt. Ein CoA-Mangel also, würde nicht nur den Kohlenhydrat-Stoffwechsel, sondern auch den Citrat-Zyklus ausbremsen, was das zelluläre Chaos verstärkt.

L-Carnitin als Gen-Regulator 

Vor einigen Jahren konnte anhand menschlicher Muskeln, bei einem In-Vivo-Versuch, gezeigt werden, dass die L-Carnitin-Gabe mehr als 70 Gene des Zellstoffwechsels reguliert. Darunter auch Enzyme des Citrat-Zyklus, der ß-Oxidation, des Fettstoffwechsels und Gene, die die mitochondriale Gesundheit regulieren. ²²

(Diese Arbeit legte nahe, dass Carnitin wohl rate-limiting wirkt bezüglich des Fettsäure-Transportes und zeigte eine dramatische Erhöhung des Fettsäure-Flux [vierfach] über die mitochondriale Membran. Und das trotz der Tatsache, dass die CPT1-Enzym-Aktivität nicht zunahm.)

Eine andere Arbeit zeigt, dass eine L-Carnitin-Gabe den mit der Insulinresistenz einhergehenden Muskelfaser-Switch (oxidativ -> glykolytisch) hemmt und die oxidative Kapazität somit aufrecht erhalten kann. ²³

Wie oben bereits angeschnitten, scheint die L-Carnitin-Verfügbarkeit maßgeblich die im Carnitin-Stoffwechsel involvierten Proteine zu regulieren, darunter CPT1 (äußere mitochondriale Membran) und das hier ausführlichst besprochene CrAT. Das passt zum Bild der hier geschilderten Sachverhalte.

Andernorts wird nahe gelegt, dass L-Carnitin maßgeblich die Funktion und Morphologie des braunen Fettgewebes reguliert. ²⁴ Auch hieran wird deutlich, wie ein Konzentrationsabfall des freien Carnitins zu einer systemischen metabolischen Dysfunktion führen könnte.

Kurzum: L-Carnitin ist weit mehr als ein Fettsäure-Transporter. L-Carnitin selbst (oder die daraus gebildeten Substanzen) ist Regulator des zellulären Stoffwechsels und scheint ein überragendes Beispiel dafür zu sein, wie die Umwelt (hier: Carnitin-Verfügbarkeit) Einfluss auf das Genom nimmt. Daher ist die Frage berechtigt, ob und inwieweit eine deutliche Reduktion des freien Carnitins für eine Verschlechterung des Zell-Milieus sorgt.

Abschließende Worte und Aussicht

Diese hier vorgestellte Theorie ist in meinen Augen bahnbrechend. Bisher wurden immer nur gewisse Phänomene angesprochen. Heute wird erstmals auch ein gemeinsamer Nenner genannt: Carnitin-Acyltransferase.

Die Funktion der Carnitin-Acyltransferase ist bei Insulinresistenten eingeschränkt, weswegen die Pufferfunktion von L-Carnitin entfällt — gleichwohl scheint L-Carnitin dieser Entgleisung entgegen zu wirken und kann die Wirkung wiederherstellen.

Es zeigt sich, dass L-Carnitin eine Schlüsselsubstanz im mitochondrialen Energiestoffwechsel ist.

Sollten sich die Ergebnisse bewahrheiten und in vivo am Menschen nachweisen, hätten wir hier ein sehr mächtiges therapeutisches Tool. In der Tat wäre dies kein Tool mehr, sondern die Korrektur einer fehlgeleiteten Situation.

Es wäre sicher spannend zu erfahren, ob es genetische Unterschiede bezüglich der Regulation des CrAT-Gens und/oder ob es unterschiedliche Kapazitäten bezüglich des (Acyl-)Carnitin-Stoffwechsels gibt, die Unterschiede zwischen einzelnen Individuen erklären könnten. Auch hier gibt es bereits Evidenz: Ratten, die von Haus aus eine hohe Ausdauerleistungsfähigkeit (high capacity) zeigen, sind — im Gegensatz zu Ratten mit niedriger Ausdauerleistungsfähigkeit (low capacity) — geschützt vor Glukose-Intoleranz (durch ein High-Fat-Feeding). Der Grund ist simpel: Bei High-Capacity-Ratten fällt das freie Carnitin nicht ab! ²⁵

Dies legt bereits nahe, dass Individuen wohl unterschiedliche Bedürfnisse haben und insbesondere diejenigen anfällig sind für metabolische Entgleisungen, die — vielleicht genetisch — beeinträchtigt sind bezüglich ihrer Ausdauerleistungsfähigkeit (diese sei an dieser Stelle nicht genauer definiert).

Literatur

The post Carnitin: So reguliert es deinen Stoffwechsel first appeared on Biochemie für dein genetisches Maximum.

Was das ist?

Mitochondrien, wie wir mittlerweile alle wissen, produzieren dir Energie – nämlich aus Kohlenhydraten und Fetten. Und, was viele nicht wissen, die Konzentration, also die Menge dieser Energie, entscheidet über zelluläre Prozesse. Alles läuft mit ATP.

Deinen Zellen sind so wie du. Du hast ja abends, dann, wenn du „keine Energie“ mehr hast … auch keine Lust mehr zu arbeiten oder sonstige, ökonomisch ungünstige Dinge zu tun :-)

So ist das mit den Zellen. Die sparen dann auch an allen Ecken und Enden und du bist der Leidtragende.

Das Wort „vitalisiert“ trifft es auf den Punkt. Bist du denn VITALISIERT? 

Wieso ich weiß, dass du keine Energie mehr hast? Das kann man messen. Im „Alter“ fallen die ATP-Werte um ca. 50 % … (Drew, 2003). Dann will man halt nicht mehr so richtig.

Wir hier bei edubily erahnen langsam, dass dein Leben beginnt und endet mit deiner mitochondrialen Gesundheit. Und die kann man – wie gesagt – messen. Das tut man in Form von

• mitochondrialer Dichte
• ATP-Produktion
• ROS-Produktion 

Da habe ich dir damals ein Bild gezeigt, was mit deinen Mitochondrien passiert, wenn Magnesium fehlt. Da zählt man halt nur noch die Hälfte. Nur aufgrund eines Minerals! (Magnesium ist also weit, weit mehr als das „Anti-Krampf-Mineral.)

Mittlerweile sind wir weiter und sprechen (auch) von Mitochondriopathie.

Wenn wir kurz mal Wikipedia scannen, können wir folgendes lesen:

Da die Zellorganellen vor allem für die Bereitstellung der Energie (in Form von ATP) in den Körperzellen zuständig sind, machen sich diese Erkrankungen meist durch massive Schwäche, Müdigkeit und Ähnliches bemerkbar.

Schwäche, Müdigkeit und Ähnliches, das ist dir ja alles nicht neu! Aber daraus entstehen auch Krankheiten …

Genannt werden unter anderem neurodegenerative Erkrankungen (Morbus Alzheimer,^[1]Morbus Parkinson,^[2]Amyotrophe Lateralsklerose^[3][4]),Diabetes mellitus,^[5][6] Herz-Kreislauf-Erkrankungen,^[7][8][9]Krebs^[10][11][12] und Adipositas.^[13][14]

Und: Es gibt wirklich viele Ursachen, nicht nur eine. Aber wie so oft, in diesem Informationszeitalter, missverstehen einige Menschen grundlegende Aspekte.

Es gibt ein Gas, namens NO – Stickstoffmonoxid. Ich habe hier irgendwo stehen, dass es ein Maß für deine Gesundheit (!) ist. Nun ja … oder vielleicht doch Krankheit?

Jedenfalls gibt es Leute, die beschreiben haargenau, was passiert, wenn man unter „nitrosativem Stress“ leidet. Nitrosativer Stress blockiert die Atmungskette, ATP fällt ab und ROS steigt an. Anlehnend an die Einleitung des Artikels, wird klar, dass deine mitochondriale Gesundheit gerade flöten geht. Nitrosativer Stress, auch „Nitrostress“ genannt, hat ein Problem: NO. Denn daraus entstehen ja die Nitro-Radikale. Und die bomben dir deine mitochondriale Energiegewinnung weg.

Als ich das zum ersten Mal gelesen habe, war ich sehr verwundert. Denn ich dachte seit Jahren: Dein Problem ist nicht das „Zuviel“ an NO, sondern das Zuwenig.

Der Körper aber synthetisiert konstant NO aus einer Aminosäure, Arginin, mit Hilfe eines Enzyms namens eNOS. Arginin ist die einzige Vorläufer-Substanz von NO. Mehr Arginin = mehr NO. 

„Komisch“, dachte ich mir … Also wenn man Menschen Citrullin – oder Arginin -, dann erhöht man ja zwangsläufig die NO-Konzentration im Blut. Und das zum Teil sehr dramatisch um bis 1000 %. Also um den Faktor 10 erhöht. Wie wir ja alle wissen, schützt dieses NO die Blutgefäße vor Arteriosklerose und macht die Blutgefäße zudem auch noch weit. Das nennt man Durchblutung.

Also wenn ich mit Citrullin (oder Arginin) die NO-Werte dramatisch erhöhe, dann müsste ja massiv mehr nitrosativer Stress entstehen und die ATP-Produktion abdanken. Das müsstest du merken.

NO Energy? Ratten-Studie 1

The body weights of arginine-treated rats were 6, 10, and 16% lower at wk 4, 7, and 10 after the treatment initiation, respectively, compared with control rats. Arginine supplementation reduced the weight of abdominal (retroperitoneal) and epididymal adipose tissues (45 and 25%, respectively) as well as serum concentrations of glucose (25%), triglycerides (23%), FFA (27%), homocysteine (26%), dimethylarginines (18-21%), and leptin (32%). The arginine treatment enhanced NO production (71-85%), lipolysis (22-24%), and the oxidation of glucose (34-36%) and octanoate (40-43%) in abdominal and epididymal adipose tissues. Results of the microarray analysis indicated that arginine supplementation increased adipose tissue expression of key genes responsible for fatty acid and glucose oxidation: NO synthase-1 (145%), heme oxygenase-3 (789%), AMP-activated protein kinase (123%), and peroxisome proliferator-activated receptor gamma coactivator-1alpha (500%). The induction of these genes was verified by real-time RT-PCR analysis. In sum, arginine treatment may provide a potentially novel and useful means to enhance NO synthesis and reduce fat mass in obese subjects with type-II diabetes mellitus.

Gibt man einem speziellen Ratten-Typ, der schnell Diabetes entwickelt, Arginin, dann verdoppeln sich die NO-Werte. Aber wir interessieren uns für die metabolische Gesundheit:

• deutlich weniger Fettgewebe (abdominal: -45 %) 
• weniger Blutzucker (-25 %)
• weniger Triglyceride (-23 %)
• weniger freie Fettsäuren (-27 %)
• weniger Homocystein (-26 %)
• weniger Leptin (-25 %)

Und, ganz wichtig: Erhöhte Fettsäure-Freisetzung und deutlich gesteigerte Rate von Glukose – und Fettsäure-Oxidation.

Deutlich gesteigerte Glukose – und Fettsäure-Oxidation klingt absolut nicht nach gestörtem mitochondrialen Stoffwechsel. Ganz im Gegenteil.

Hier passieren – wie so oft – Dinge, die dir über die Jahre hinweg das Leben retten könnten. Übrigens stand da noch etwas von PGC1-alpha im Text, aber darüber kannst du selbst nachdenken (oder -lesen, im „Handbuch“).

Biochemische Zusammenfassung – Studie 2

Thus, an inhibition of NO synthesis causes hyperlipidemia and fat accretion in rats, whereas dietary arginine supplementation reduces fat mass in diabetic fatty rats. The putative underlying mechanisms may involve multiple cyclic guanosine-3′,5′-monophosphate-dependent pathways. First, NO stimulates the phosphorylation of adenosine-3′,5′-monophosphate-activated protein kinase, resulting in (1) a decreased level of malonyl-CoA via inhibition of acetyl-CoA carboxylase and activation of malonyl-CoA decarboxylase and (2) a decreased expression of genes related to lipogenesis and gluconeogenesis (glycerol-3-phosphate acyltransferase, sterol regulatory element binding protein-1c and phosphoenolpyruvate carboxykinase). Second, NO increases the phosphorylation of hormone-sensitive lipase and perilipins, leading to the translocation of the lipase to the neutral lipid droplets and, hence, the stimulation of lipolysis. Third, NO activates expression of peroxisome proliferator-activated receptor-gamma coactivator-1alpha, thereby enhancing mitochondrial biogenesis and oxidative phosphorylation. Fourth, NO increases blood flow to insulin-sensitive tissues, promoting substrate uptake and product removal via the circulation. Modulation of the arginine-NO pathway through dietary supplementation with L-arginine or L-citrulline may aid in the prevention and treatment of the metabolic syndrome in obese humans and companion animals, and in reducing unfavorable fat mass in animals of agricultural importance.

Hier stehen – für dich – extrem wichtige Sachen:

• Hat man kein NO im Blut, dann wird man dick und bekommt sehr schlechte Blutfett-Werte
• 1. NO stimuliert die Aktivierung von AMPK (kennst du ja mittlerweile)
• 2. NO steigert die Fettfreisetzung aus dem Fettgewebe
• 3. NO aktiviert PGC1-alpha und somit die mitochondriale Biogenese und den oxidativen Stoffwechsel!
• 4. NO steigert den Blutfluss zu insulinsensitiven Organen – wie dem Muskel – die dann als Abnehmer für das Gegessene fungieren

Wichtigster Punkt: NO aktiviert PGC1-alpha und mitochondriale Biogenese.

In vivo-Studie am Menschen – Studie 3

CM ingestion resulted in a significant reduction in the sensation of fatigue, a 34% increase in the rate of oxidative ATP production during exercise, and a 20% increase in the rate of phosphocreatine recovery after exercise, indicating a larger contribution of oxidative ATP synthesis to energy production.

Citrullin-Malat senkt die Ermüdungserscheinungen während einer sportlichen Belästigung, aber steigert die ATP-Produktion um 30 %! 

Mehr braucht man dazu nicht zu sagen. 6 g Citrullin für ein paar Tage … und du hast spürbar mehr Energie während einer Belastung. Gilt natürlich auch für die alltägliche Belastung.

Bis hierher können wir festhalten, dass eine physiologische Steigerung der NO-Werte dafür sorgt, dass du MEHR ATP in dir hast, MEHR Energie, nicht weniger!

Doch was ist jetzt mit dem nitrosativen Stress?

Da gibt es eine sehr interessante Arbeit von Dr. Poeggeler, einem Biologen. Vielleicht arrangiere ich mal ein Interview.

Jedenfalls hat er das gemessen!

Er gibt Probanden einfach Arginin und schaut, was mit den NO – bzw. NO-Radikal-Werten passiert.

3 g Arginin, gegeben über 6 Wochen, verdreifacht die NO-Werte, aber halbiert die (NO-)Radikal-Werte, also das, was man unter oxidativem/nitrosativem Stress versteht.

Also noch einmal: Hier zeigt sich KEINE positive Korrelation zwischen NO-Werten und nitrosativem Stress. Im Gegenteil: Gabe von Arginin senkt die NO-Radikale signifikant. 

Wieso das so ist?

Arginin dient Enzymen, wie eNOS, als Substrat, um NO entstehen zu lassen. Wenn aber zu wenig Arginin da ist, dann übertragen diese Enzyme ihre Elektronen auf Sauerstoff, was diesen Sauerstoff zum Radikal werden lässt. Erst die Entstehung von Sauerstoffradikalen ermöglicht die Entstehung von Peroxynitrit-Ionen, also Ionen, die für den nitrosativen Stress verantwortlich sind.

Nitrosativer Stress also wird ausgelöst durch Sauerstoff-Radikale (Superoxidanion-Radikale). Das heißt: Nitrosativer Stress ist eine Folgeerscheinung von oxidativem Stress. 

Poeggeler schreibt: Nitrosativer Stress ist gekennzeichnet durch Arginin – und NO-Mangel.

Gabe von Arginin korrigiert diesen Zustand, nitrosativer Stress verschwindet bei gleichzeitigem Anstieg des so förderlichen NO.

(Er schreibt darüber hinaus, dass nicht NO „rate-limiting“ wirkt bezüglich der Bildung von NO-Radikalen (= nitrosativer Stress), sondern die Sauerstoff-Radikale wie das Superoxidanion.)

Im Forum habe ich einmal geschrieben:

Wir sterben nicht an einem Arginin-Mangel, sondern an einem Herzinfarkt. 

Denke mal darüber nach.

PS. Ja, es gibt Zustände, in denen du vermutlich besser nicht die NO-Produktion anheizt. Das wären beispielsweise Autoimmunerkrankungen. Daher gilt: Vorsichtig einsteigen, herantesten und ggf. nicht weiter nehmen.

Referenzen

Bendahan, D et al. „Citrulline/malate promotes aerobic energy production in human exercising muscle.“ British journal of sports medicine 36.4 (2002): 282-289.

Drew, Barry et al. „Effects of aging and caloric restriction on mitochondrial energy production in gastrocnemius muscle and heart.“ American Journal of Physiology-Regulatory, Integrative and Comparative Physiology 284.2 (2003): R474-R480.

Jobgen, Wenjuan Shi et al. „Regulatory role for the arginine–nitric oxide pathway in metabolism of energy substrates.“ The Journal of nutritional biochemistry 17.9 (2006): 571-588.

Poeggeler, B. “L-Arginin schützt vor nitrosativem Stress.” Perfusion. 25 (2012): 40-43.

http://www.ralf-kollinger.de/wp/wp-content/uploads/2014/03/Poeggeler-2012-L-Arginin-sch%C3%BCtzt-vor-nitrosativem-Stress.pdf

The post NO Energy: Warum du schwach und müde bist first appeared on Biochemie für dein genetisches Maximum.

Hier mal ein anschauliches Beispiel…

Im Mai dieses Jahres konnte man folgende Überschrift auf ScienceDaily lesen:

Neues Antioxidanz macht Arterien scheinbar wieder jung 

Die Rede war von MitoQ. Q steht für Ubiquinon, das kennt man auch unter dem Namen Coenzym Q10. Man baut dann einfach noch ein anderes Molekül daran und schwupps… landet es in den Mitochondrien und reichert sich dort an.

Doch was hat das mit den Arterien zu tun?

Der Hauptentstehungsort von freien Radikalen sind die Mitochondrien. Dort wird konstant mit Sauerstoff gearbeitet – frei nach dem Motto: Wo gehobelt wird, fallen Späne, entstehen dort Superoxid-Radikale. Nennt man auch: Oxidativer Stress.

Dieser oxidative Stress bombt euch NO, Stickstoffmonoxid, weg. Das steht dann einfach nicht mehr zur Verfügung. Superoxid-Anionen plus NO = nitrosativer Stress. (Hier kannst du mehr zu diesem Thema lernen)

Wenn wir jung sind, kann der Körper das offensichtlich noch ganz gut kompensieren. Aber bei Alten… ja…

Stickstoffmonoxid ist der wichtigste Stoffe für deine Arterien – es „panzert“ deine Arterien, sorgt dafür, dass sie geschützt sind.

Was macht also MitoQ? Es sorgt dafür, dass auch alte Tierchen wieder ausreichend NO im Blut haben und dann sehen die Arterien halt jung aus. Und funktionieren auch so. Thema Herzinfarkt und Schlaganfall und sonstige Geschichten (erektile Dysfunktion) – gegessen.

Erinnerst du dich noch an BCAA-Supplementation? Die das Leben verlängert und mehr Mitochondrien macht, sowohl im Herz als auch im Muskel? Das war die revolutionäre Arbeit von D’Antona et al. – konnte man überall nachlesen. „Zaubertrank“ hat man die 3 Aminosäuren plötzlich genannt. Da erscheinen gewisse Dinge auf einmal in einem ganz anderen Licht, oder nicht?

Nun – dort schreiben die Autoren, dass die Effekte von BCAA nicht funktionieren, wenn man Mäuse nimmt, die kein NO bilden können. Das ist eine genetisch veränderte Maus. Machen wir aus diesem negativen Satz mal einen positiven, weil das dein Gehirn besser versteht: Damit der „Effekt“ von BCAA auch wirklich funktioniert, braucht man NO, also Stickstoffmonoxid.

Selbes Thema, anderes Journal (Aging). Dort steht, dass die Effekte von Kalorienrestriktion, also du willst ja länger leben, nur funktionieren, wenn NO gebildet werden kann. Solche genetisch veränderten Mäuse haben… Achtung… eine niedrigere mitochondriale Dichte (na sowas!), weniger Sirt1, metabolische Dysfunktionen und eine niedrigere Lebensspanne (Valerio, 2011). Für mich und für dich heißt das:

Bei alten und kranken Tieren funktioniert der oxidative Stoffwechsel (Mitochondrien plus Fettsäure-Oxidation) nicht mehr richtig. 

Diese genetisch veränderten Mäuse haben, man könnte es quasi erahnen, auch ein Problem mit der Fettverbrennung, genannt ß-Oxidation. 30% weniger. Und somit auch 30% mehr Fett im Muskel (Kim, 2008). Erinnerst du dich noch an meinen letzten Artikel auf Aesir Sports? Insulin-Resistenz? Verstehst du den Wink mit dem Zaunpfahl?

Ich kann mich nur wiederholen. Das Bild bezogen auf Gesundheit und Leistungsfähigkeit ist rund, ist reduzierbar auf genau das, was ich dir gerade hingeschrieben habe.

Wie du sehen konntest, wirken verschiedene Interventionen über den gleichen Mechanismus: Stickstoffmonoxid ist so wertvoll, dass ich es in meine Hormon-Liste aufgenommen habe. Absolut essentiell für dein Leben, wie diese Auflistung beweist.

Aber… zwei klicks weiter von hier, in einem anderen Forum, da heißt das, dass ich hier eine Milchbuben-Rechnung betreibe.

„Angebliche Mängel durch Stoff X und Y zu beheben ist zu simplistisch.“

… oder genial. Je nachdem, wie man es interpretiert, gell?

Denn: Dieses Stickstoffmonoxid macht der Körper ja nur aus einem Stoff. Arginin. Okay – es gibt noch 1-2 Ko-Faktoren (Folsäure) aber das ist nicht der Punkt. Und… banale 3g Arginin können die NO-Werte verdoppeln. Aber blöd lebt sich’s halt besser.

Wer glaubt, ich würde das Leben reduzieren auf irgendwelche NEM, der versteht die Idee nicht.

Naja… bald kommt ein ebook :-) Extra für dich und deine Fragerei.

Referenzen

D’Antona, Giuseppe et al. „Branched-chain amino acid supplementation promotes survival and supports cardiac and skeletal muscle mitochondrial biogenesis in middle-aged mice.“ Cell metabolism 12.4 (2010): 362-372.

Kim, Jeong-a, Yongzhong Wei, and James R Sowers. „Role of mitochondrial dysfunction in insulin resistance.“ Circulation research 102.4 (2008): 401-414.

Valerio, Alessandra, Giuseppe D’Antona, and Enzo Nisoli. „Branched-chain amino acids, mitochondrial biogenesis, and healthspan: an evolutionary perspective.“ Aging (Albany NY) 3.5 (2011): 464.

The post Hintergründe verstehen first appeared on Biochemie für dein genetisches Maximum.

Ganz neues Ding: Oxaloacetat.

Also… beim Abbau von Kohlenhydrate und Fetten gibt es etwas, das wir Citrat-Zyklus nennen.

In einer simplen Reaktionskette, wo gewisse Reaktionsprodukte noch weiter abgebaut werden, werden ein paar Elektronen frei, mit denen man danach ATP produziert, deine Lebensenergie.

Bei Wikipedia finden wir folgendes Bild:

Es handelt sich also hierbei um eine Reaktionskaskade, die kreisförmig dargestellt ist.

Das Wichtige: Die Zwischenprodukte kann man verändern. 

So hat man das mal gemacht mit Oxaloacetat… und sie da: Getestetes Tierchen lebt länger (Williams, 2009).

Übrigens wird hier wieder sehr schön klar, wie deine ATP-Produktion indirekt mit deiner Lebensspanne zusammenhängt.

Beim Lesen des Artikels kam ich auf einen anderen Gedanken: Citrullin-Malat, hat den Bestandteil „Malat“. Gibt man Citrullin-Malat, dann erhöht sich die ATP-Produktion des menschlichen Muskels um 30% (Bendahan, 2002). Klingt gut, oder?

Also, wie gesagt, da dachte ich… ‚Malat ist auch Teil des Citrat-Zyklus‘ – vielleicht erhöht Malat auch die Lebensspanne?‘

Natürlich eine rhetorische Frage…

Malate increased mean lifespan by 14% and the increase was consistently observed (p<0.001)

(Edwards, 2013)

Das Doofe? Leider – bisher – nur gezeigt im Fadenwurm.

Trotzdem: Citrullin-Malat ist und bleibt ein sehr interessantes Produkt.

Referenzen

Bendahan, D et al. „Citrulline/malate promotes aerobic energy production in human exercising muscle.“ British journal of sports medicine 36.4 (2002): 282-289.

Edwards, Clare B et al. „Malate and fumarate extend lifespan in Caenorhabditis elegans.“ PloS one 8.3 (2013): e58345.

Williams, David S et al. „Oxaloacetate supplementation increases lifespan in Caenorhabditis elegans through an AMPK/FOXO‐dependent pathway.“ Aging cell 8.6 (2009): 765-768.

Bildquelle

The post Langlebigkeit first appeared on Biochemie für dein genetisches Maximum.

Ich sage dir auch warum.

Oxidative Kapazität ist – für dich und für mich – ein Synonym für die mitochondriale Dichte und beschreibt außerdem die Fähigkeit, seine Energie maximal aus Fettsäuren zu gewinnen.

Dein und mein Ziel sollte es sein, eine Zelle zu generieren, die möglichst so wie die untere aussieht, also mit vielen „schwarzen Punkten“.

Mitochondrien haben eine Substrat-Präferenz: Fettsäuren. Deshalb ist die Biogenese der Mitochondrien (Neubildung) auch direkt gekoppelt an die Synthese von Proteinen, die am Fettstoffwechsel beteiligt sind. Doch Mitochondrien sorgen nicht nur dafür, dass aus Fettsäuren Energie in Form von ATP entsteht, sondern sind sogar „verschwenderisch“, denn mit Hilfe eines Proteins namens uncoupling protein wird die Energie, die potenziell in Form von ATP frei wird, einfach als Wärme abgegeben.

Doch was nützt und das realitätsferne Gerede?

Eine mitochondriale Dysfunktion (Abbildung, Zelle oben) finden wir bei

• neurodegenerativen Erkrankungen (Alzheimer, Parkinson, Demenz)
• Herzinsuffizienz
• Diabetes
• Krebs.

Man könnte die Idee weiterspinnen: Wir sterben an einer mitochondrialen Dysfunktion – die radikalste Form ist die Tumorzelle, wo die Zelle überhaupt gar nicht mehr in der Lage ist, ihre Energie mit Hilfe von Mitochondrien entstehen zu lassen.

Und dein Körperfett ist auch (zu weiten Teilen) nur entstanden, weil du nicht in der Lage bist, deine Energie (optimal) aus Fettsäuren zu gewinnen. Denn: Selbst bei extrem hoher Kalorien-Dichte kann der Körper kompensieren… via Mitochondrien! Dies geschieht unter anderem mit Hilfe von den bereits genannten uncoupling proteins in braunem Fettgewebe und im Muskel.

Du hast es in der Hand – die Mitochondrien vermehren sich durch deine „Befehle“. Dazu später mehr.

Referenzen

George, GHAZI A, and FRANK W Heaton. „Changes in cellular composition during magnesium deficiency.“ Biochem. J 152 (1975): 609-615.

The post Oxidative Kapazität first appeared on Biochemie für dein genetisches Maximum.

Wenn nicht, dann trotzdem weiter lesen!

Zum Laufen: Habt ihr euch schon einmal gefragt, warum ihr eigentlich laufen geht oder Sport macht?

Mir ist wichtig, dass die Leute die Idee hinter Dingen verstehen und nicht einfach irgendetwas machen, nur „weil man es halt macht“.

Zwei Ziele hast du:

• Herz und sein Leitungssystem
• Muskel

Im Muskel geht es einzig darum, die mitochondriale Dichte zu erhöhen und deinen Körper darauf zu programmieren, Fettsäuren zu verwerten.

Das stimmt schon alles und klingt auch gut. Aber lasse mich das mal so erklären…

Angenommen du bist Bürgermeister einer Stadt und sagst… ich hätte ab sofort gerne 5000 zusätzliche Bäckereien, die meine Bewohner mit Energie versorgen. Dann reicht es doch logischerweise nicht, nur den Befehl zu geben, sondern man muss auch schauen, dass die Dinge da sind, die die Bäckerei braucht, um das Gewünschte zu erreichen. Ohne Weizen kann man wohl auch kein Brot backen.

Ah doch, neuerdings gibt es ja Eiweißbrot… :-) Spaß beiseite.

Viele von euch geben also den Befehl (durch Ernährung oder) durch Sport, mehr „Bäckereien der Zelle“ zu bauen, vergessen dabei aber Ofen einzukaufen, Bäcker hinzustellen und Weizen zu bestellen.

Den Blödsinn da oben habe ich persönlich erlebt. 

Wer sich fragt, wie/was/warum, der kann mir gerne mail schreiben, ich möchte nicht wieder alles hier breit treten.

Also gut, auf was möchte ich eigentlich hinaus? 

Es hat einen Grund, dass (beispielsweise) Taurin, die am häufigsten vorkommende Aminosäure im Herz ist. Der Grund ist, dass das Herz hoch-aerob-oxidativ ist, das heißt: Konstant Fett verbrennt…

Du hättest ja gerne, dass dein Muskel (im Bein/Arm/Bauch) das selbe macht. Aber ich hoffe dir ist klar, dass dein Körper aus einer Synthese von beispielsweise 200mg/Tag Taurin, wohl kaum eine Synthese von 2g/Tag machen wird. Das ist schlicht nicht möglich aufgrund der Präkursor-Verfügbarkeit (Vorstufen).

Es hat einen Grund, warum L-Carnitin hauptsächlich im Herz, Leber und eigentlich auch im Muskel zu finden ist. Das sind die Orte wo viel Fettsäuren verbrannt werden. Jetzt weiß ich ja, dass die Synthese sowieso nur 50mg/Tag beträgt und diese Synthese auch noch abhängt von einem „Schalter“ namens PPARalpha. Wusstest du das? Und dass dieses PPARalpha bei Dicken… kannst dir denken, oder? Fibrate wirken genau dort. PPARalpha wird aktiviert und der Mensch verbrennt wieder mehr Fett. Du glaubst aber doch nicht im Ernst, dass 50mg/Tag für den ganzen Körper ausreicht, wenn im Rindermuskel, der auch hoch-oxidativ ist, 100mg/100g Muskel drin ist.

Und… du solltest auch bedenken, dass deine Mitochondrien ja auch Enzyme bauen müssen, also Moleküle, die die Reaktionen erst ermöglichen um aus Substraten (Glukose und Fett) dann auch Energie (ATP) entstehen zu lassen.

Dazu gehört das Cytochrom, findet man in der Atmungskette, und es besteht aus Eisen. Wenn Eisen fehlt, dann kann also auch kein ATP im Muskel produziert werden, egal wie viel du oben (Mund) in dich hineinkippst.

Three weeks of dietary iron deficiency in weanling rats resulted in anemia (Hb, 3.9 vs. 14.2 g/dl in controls) and decreased oxidative capacities of skeletal muscle (as much as 90% below control values)

(Davies et al., 1984)

Hast du eine Anämie, wovon ich nicht ausgehe, dann ist die oxidative Kapazität, also die Fähigkeit deine Energie aus Fettsäuren zu gewinnen, um 90% reduziert.

Dann brauchst du dich auch nicht wundern, wenn du niemals abnimmst oder niemals gute sportliche Leistungen erbringen kannst.

Wenn du also übermotiviert bist, „alles richtig“ machst und es klappt doch nichts, dann hast du wohl noch 1-2 Sachen in deinem Konzept übersehen.

Eisen, Carnitin und Taurin… Frage des Tages: In welchen Nahrungsmitteln kann man die finden?

Achso, du bist Veganer… ich verstehe ;-) Das ist ja jetzt im Trend. Mal schauen wie lange noch.

The post Keinen Motor first appeared on Biochemie für dein genetisches Maximum.